La transmission des données - Maxicours

La transmission des données

Objectifs
  • Comprendre l’objectif de la conversion numérique d’une information analogique.
  • Analyser les avantages et inconvénients des différents modes de transmission.
Points clés
  • Le mode de transmission désigne le nombre d’unités élémentaires d'informations (bits) qui peuvent être simultanément transmises par le canal de communication.
    • Si la transmission est parallèle, N bits peuvent simultanément être envoyés sur N voies différentes.
    • Si la transmission est série, les données sont envoyées bit par bit sur la voie de transmission.
  • Selon le sens des échanges, on distingue trois modes de transmission :
    • la transmission simplex où les données circulent dans un seul sens,
    • la transmission half-duplex où les données circulent dans un sens ou l’autre mais de manière simultanée,
    • la transmission full-duplex où les données circulent de manière bidirectionnelle et simultanée.
  • La transmission asynchrone et la transmission synchrone permettent de remédier au problème de synchronisation entre l’émetteur et le récepteur, selon des méthodes différentes :
    • les données sont entourées d’information dans la transmission asynchrone (pour identifier le début et la fin),
    • l’émetteur et le récepteur sont cadencés sur la même horloge dans la transmission synchrone.
1. Le codage de l’information

Une information peut être un son, une image, une vidéo, un texte, etc.

L’information que l’on désire transmettre doit être adaptée au mode de fonctionnement des éléments utilisés (ordinateur, carte électronique, etc.). Il faut donc coder les informations sous forme de signaux numériques (suites de « 0 » et de « 1 »).

L’objectif de la numérisation est de transformer un signal analogique en un signal numérique qui contient une quantité finie de valeurs.

Le passage de l'analogique au numérique comprend deux étapes : l'échantillonnage et la conversion analogique-numérique (CAN).

Le nombre d'échantillons qui composent le signal numérique devra être suffisamment grand pour pouvoir représenter le signal analogique de départ mais pas trop grand non plus pour ne pas être trop volumineux. 


Codage sur 3 bits

Le terme bit (b avec une minuscule dans les notations) signifie « binary digit », c'est-à-dire 0 ou 1 en numérotation binaire. Il s'agit de la plus petite unité d'information manipulable par une machine numérique.

Dans un nombre binaire, la valeur d'un bit, appelée poids, dépend de la position du bit en partant de la droite.

À la manière des dizaines, des centaines et des milliers pour un nombre décimal, le poids d'un bit croit d'une puissance de deux en allant de la droite vers la gauche.

Le bit de poids faible (en anglais Least Significant Bit, ou lsb) est, dans le nombre binaire, le bit qui a la plus petite valeur.

Exemple en représentation binaire conventionnelle

L’octet (en anglais byte ou B avec une majuscule dans les notations) est une unité d'information composée de 8 bits.

Pour un octet, le plus petit nombre est 0 (représenté par huit zéros 00000000), et le plus grand est 255 (représenté par huit chiffres « un » 11111111), ce qui représente 256 (= 28) valeurs différentes.

2. Les masques
Si l’on ne souhaite récupérer que certains bits d’un octet, on applique un masque sur l’octet. Cela consiste à faire une opération logique « ET » entre l’octet reçu et le masque, composé de « 0 » et de « 1 » (ET logique : le résultat est à « 1 » si et seulement si les deux entrées sont à « 1 »).
Exemple
On désire conserver les deux bits de poids fort et forcer la valeur des autres à zéro dans un mot de 8 bits. On choisit donc un masque qui comporte des 1 à la même position que les bits à conserver et des 0 ailleurs : 1100 0000.

Ainsi, si la donnée est 1011 0001, l’application du calcul donnera le résultat suivant.

On a donc bien conservé la valeur des deux premiers bits tout en forçant la valeur des autres à 0.
3. Transmission série et transmission parallèle de l’information
Le mode de transmission désigne le nombre d’unités élémentaires d’informations (bits) qui peuvent être simultanément transmises par le canal de communication.

Un processeur (unité de traitement de l’information) ne traite jamais un seul bit à la fois, il permet généralement d’en traiter plusieurs (8 bits, soit un octet, mais aussi 16 bits, 32 bits ou 64 bits), c’est la raison pour laquelle la transmission de base sur un ordinateur est une transmission parallèle.

a. Transmission parallèle
On désigne par transmission parallèle la transmission simultanée de N bits. Ces bits sont envoyés simultanément sur N voies différentes (une voie étant par exemple un fil). Les câbles parallèles sont composés de plusieurs fils en nappe.

Ce type de communication n’est utilisé que sur de courtes distances.


Transmission parallèle
b. Transmission série
Dans une transmission série, les données sont envoyées bit par bit sur la voie de transmission.

C’est le type de communication utilisé pour relier des appareils en utilisant, par exemple, les ports USB (Universal Serial Bus) de l’ordinateur.


Transmission série
4. Transmission simplex, half-duplex et full-duplex

Selon le sens des échanges, on distingue trois modes de transmission.

La transmission simplex
La transmission simplex caractérise une transmission dans laquelle les données circulent dans un seul sens, c’est-à-dire de l’émetteur vers le récepteur.

Ce genre de transmission est utile lorsque les données n’ont pas besoin de circuler dans les deux sens (par exemple de la souris vers l'ordinateur ou de l’ordinateur vers l’écran, etc.).


Transmission simplex
La transmission half-duplex
La transmission half-duplex caractérise une transmission dans laquelle les données circulent dans un sens ou l’autre, mais pas les deux simultanément.

Avec ce genre de transmission, chaque extrémité de la liaison émet ainsi chacune à son tour.


Transmission half-duplex
La transmission full-duplex
La transmission full-duplex (appelée aussi duplex intégral) caractérise une transmission dans laquelle les données circulent de façon bidirectionnelle et simultanément.

Chaque extrémité de la ligne peut ainsi émettre et recevoir en même temps.


Transmission full-duplex
5. Transmission synchrone et asynchrone

Lors d’une transmission série, puisqu'un seul fil transporte l'information, il existe un problème de synchronisation entre l'émetteur et le récepteur, c'est-à-dire que le récepteur ne peut pas a priori distinguer les caractères (ou même de manière plus générale les séquences de bits) car les bits sont envoyés successivement.

Il existe donc deux types de transmission qui permettent de remédier à ce problème : la transmission asynchrone et la transmission synchrone.

La transmission asynchrone
Lors d’une transmission asynchrone, chaque caractère est émis de façon irrégulière dans le temps.
Exemple
Un utilisateur qui envoie en temps réel des caractères saisis au clavier.

On imagine qu'un seul bit est transmis pendant une longue période de silence : le récepteur ne pourrait savoir s'il s'agit de 00010000, ou 10000000 ou encore 00000100.

Afin de remédier à ce problème, chaque caractère :

  • est précédé d'une information qui indique le début de la transmission du caractère (l'information de début d'émission est appelée « bit de START ») ;
  • et est terminé par l'envoi d'une information de fin de transmission (appelée « bit de STOP »). Il peut y avoir plusieurs bits de STOP.

Il existe à l'émission et à la réception deux horloges qui doivent fonctionner à la même fréquence. Par contre, ces fréquences peuvent différer de quelques pourcents et, surtout, les horloges n'ont pas besoin d'être synchronisées.

La transmission asynchrone est simple et économique. Elle est utilisée pour transmettre une petite quantité de données.


Transmission asynchrone de N bits
La transmission synchrone

Lors d’une transmission synchrone, l’émetteur et le récepteur sont cadencés sur la même horloge.

Le récepteur reçoit de façon continue (même lorsqu'aucun bit n'est transmis) des informations de l'émetteur. C'est pourquoi il est nécessaire que l’émetteur et le récepteur soient cadencés à la même vitesse. Des informations supplémentaires sont de plus insérées afin de garantir l'absence d'erreurs lors de la transmission.

La transmission synchrone est efficace, fiable et est utilisée pour transférer une grande quantité de données. Elle fournit une communication en temps réel entre les appareils connectés, tels que la vidéoconférence, les conversations téléphoniques, ainsi que les interactions en face à face.


Transmission synchrone de N bits

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